CN1569656A - 用于内电解工艺的多孔催化填料的制备方法 - Google Patents

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孙在柏
姜星丞
段晓东
陈德成
白明
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University of Shanghai for Science and Technology
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Shanghai Shu Sci-Tech Park Environmental Engineering Co Ltd
University of Shanghai for Science and Technology
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Abstract

本发明涉及一种用于内电解工艺的多孔催化填料的制备方法，属废水处理内电解法专用填料材料制备工艺技术领域。本发明方法的特征在于在常规内电解填料中按一定比例添加钯、铬等多组分贵金属，入模具压制成型后，经一定程序升温烧制成多孔的、具有特定形状的内电解填料；该多孔催化填料的组分(重量百分比)如下：铁粉30－40％；碳粉30－40％；超高分子聚乙烯10－15％；钯1－2.5％；铬1－2.5％。本发明方法所制得的新型内电解催化填料，在废水处理工程预处理阶段的具体应用中，可比常规内电解工艺所用填料的反应速度提高20－30％。在同等时间下COD去除率提高20～30％。

Description

用于内电解工艺的多孔催化填料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于内电解工艺的多孔催化填料的制备方法，属废水处理内电解法专用填料材料制备工艺技术领域。
背景技术
常规内电解法是基于金属腐蚀原理，将两种具有不同电极电位的金属，或金属和非金属直接浸没在废水溶液中，利用废水的传导性形成原电池，从而对废水进行处理的一种工艺。该工艺是在20世纪70年代应用到废水治理中的，自诞生开始，即在美、苏、日等国家引起广泛重视，并取得了一些实用性的成果。我国从20世纪80年代开始这一领域的研究，也已有不少文献报导。特别是近几年来，进展较快，在印染废水、电镀废水、石油化工废水及含砷含氰废水的治理方面有较多的研究研究报导，有的已投入实际运行。
目前经常采用的内电解工艺的基本原理如下：将铁素体和碳渗体按一定比例组合成填料装填在反应器中，当废水溶液通过时，由于铁素体的电位低而形成阳极，碳渗体及杂质的电位高而成为阴极，从而构成了成千上万各细小的微电池，这就是微观电池。铁碳内电解法的电极反应如下：
阳极：                   E0(Fe2+/Fe)＝-0.44V
阴极： (酸性溶液时)  E0(H+/H2)＝0.00V
有O2时： (酸性溶液时)  E0(O2/H2O)＝1.22V
         (中性或碱性溶液时)  E0(O2/OH-)＝0.41V
常规铁碳内电解工艺的主要优点有：①工业废铁屑来源广泛，价格低，材料利用率高，处理成本低，操作简便，而且能收到以废治废的效果；②设备简单，投资少，运行费用低，适合中小型厂家废水治理；④收效快、效果好，可有效地提高废水的可生化性有利于后续处理。但是，铁碳内电解工艺还存在一些缺点，①对于大流量高浓度的废水，铁屑和碳粉的添加量大，反应器占地面积较大，铁碳填料更换操作烦琐；②对于难降解有机废水的处理能力还不够高，一般仅达到15-20％。
鉴于铁碳内电解法在国内工业废水中的广泛应用，并考虑到其现有技术的局限性，研究和开发更加高效的内电解技术，改善并提高常规内电解技术的处理能力和速率，将使内电解工业具有更广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于内电解工艺的特种烧结多孔催化填料的制备方法。本发明的另一个目的在于提供一种具有催化活性高、稳定性强、效率好的多孔催化填料。
本发明的一种用于内电解工艺的多孔催化填料的制备方法，其特征在于在常规内电解填料中按一定比例添加钯、铬等多组分贵金属，入模具压制成型后，经一定程序升温烧制成多孔的、具有特定形状的内电解填料；该多孔催化填料的组分(重量百分比)如下：
铁粉          30-40％    碳粉  30-40％
超高分子聚乙烯10-15％
钯            1-2.5％    铬    1-2％
在常规内电解工艺中添加适量的催化剂可以有效的提高反应速率，并对特定的污染物质有独特的催化降解效果，从而增加了其降解率。不仅提高了内电解反应速率，还可以提高对特定族群污染物质的处理效果，从而降低反应所需的铁碳用量，降低反应器体积，节约占地和基建费用，更重要的是，从总体上提高了内电解工艺的处理能力。
本发明方法所制得的新型内电解催化填料，在废水处理工程预处理阶段的具体应用中，可比常规内电解工艺所用填料的反应速度提高20-30％。在同等时间下COD去除率提高20～30％。对于难生物降解物质经过本填料的加速催化电解反应后，废水中的有机大分子分子键被打断生成易降解的小分子物质，同时一些溶解态物资生成沉淀析出沉降，这有利于后续深化处理。在结构上，催化剂均匀固着在填料内，采用多孔结构设计可增大两相接触比表面积，而且经特殊加工工艺烧结出的填料催化剂不易流失。另外催化剂钯、铬的粒度为微米级，在烧结多孔填料中分布很均匀。
具体实施方式
现将本发明的具体实施方式叙述于后：
实施例一：本实施例的多孔催化填料的组成成分(重量百分比)如下：
铁粉42％  碳粉42％  超高分子聚乙烯12％  钯1.5％  铬1.5％。
将上述配合料混合均匀后，加入于自行设计的模具内，将该模具放入程序加热箱内进行程控加热，首先升温至100℃，升温速率1℃/min；保温60min；再升至160℃，升温速率5℃/min；然后升至220℃，升温速率2℃/min；保温120min，最后自然冷却。出模后即得成品，该过程总耗时320分钟左右，加热过程中温差要求＜2％。成品为多孔型，外形470×430×280(mm)，方孔(孔径50mm)，呈垂直交错分布。
该填料按特定方式摆放在内电解反应器内，保持充分曝气(DO＞3mg/L)，与废水发生反应，以达到预处理目的。
以下为本发明多孔催化填料在国内某些工厂内废水处理过程中的应用情况。
1.上海石油化工股份有限公司晴纶二步法废水中低聚合物处理，日处理废水量10800m3。预处理采用本发明特种填料，通过絮凝沉淀预处理出水COD＜800mg/L，达到国家标准。
2.上海全阳脂纶厂二步法低聚合物废水日处理量12003，通过使用本发明特种填料预处理，达到预处理出水COD＜700mg/L。
3.上海石化晴纶染色纤维废水通过使用本发明特种填料预处理，COD＜850mg/L。
4.抚顺石油化工公司晴纶污水处理厂晴纶污水，日处理量6000m3，通过使用本发明特种填料预处理，出水COD＜850mg/L。

Claims (2)

1.一种用于内电解工艺的多孔催化填料的制备方法，其特征在于在常规内电解填料中按一定比例添加钯、铬等多组分贵金属，入模具压制成型后，经一定程序升温烧制成多孔的、具有特定形状的内电解填料；该多孔催化填料的组分(质量百分比)如下：
铁粉              30-40％        碳粉    30-40％
超高分子聚乙烯    10-15％
钯                1-2.5％        铬      1-2.5％
2.根据权利要求1所述的一种用于内电解工艺的多孔催化填料的制备方法，其特征在于所述的一定升温程序：首先升温至100℃，升温速率1℃/min；保温60min；再升至160℃，升温速率2℃/min；然后升至220℃，升温速率2℃/min；保温120min，最后自然冷却。
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